在電子設備模擬仿真系統(tǒng)中需要產生關鍵點的波形，供訓練者測試使用，以提高模擬系統(tǒng)的仿真度。通常情況下模擬仿真系統(tǒng)由計算機和仿真機柜組成，如果在仿真機柜內部單獨設計信號產生器，無疑會增加仿真系統(tǒng)研制難度與成本。本文介紹一種采用VB編程結合PCI1721總線擴展實現波形測試的方法，實現的思路是對虛擬模型設置傳感器節(jié)點，與VB進行交互，通過虛擬模型的傳感器節(jié)點，進行波形虛擬測試，通過VB編程控制控制PCI1721輸出.配以整形電路，實現真正的波形測試。

1 PCI1721簡介

PCI1721是一款高性能的PCI模擬量輸出卡，每個模擬量輸出通道都帶有一個12位的雙緩沖器DAC，具有許多強大的獨特功能，比如最大更新速率為10 MHz的波形輸出功能、自動校準功能和板卡ID等。

1.1 板卡基本功能

板卡的基本功能如下：

1)自動校準功能

PCI1721通過使用校準程序可以提供自動校準功能。PCI1721內建的校準電路對模擬量輸出通道中的增益和偏移誤差進行修正，無須調整外部設備和用戶設置。

2)PCI總線數據傳輸

PCI1721支持PCI總線DMA功能用于高速數據傳輸和無間隔的模擬量輸出。通過設置PC的內存，PCI1721可執(zhí)行總線數據傳輸，而不需要CPU的干預，可使CPU去執(zhí)行其它更重要的工作，比如：數據分析和圖形操作。這種功能允許用戶全速使用所有I/O功能且不丟失數據。

3)系統(tǒng)重啟動后保持輸出值

用戶可以單獨將4個通道的輸出設為不同的范圍：0~+5 V、0~+10 V、±5 V、±10 V、0~20 mA或4~20 mA，所有范圍都可以通過軟件進行選擇。當系統(tǒng)熱重啟動(電源不關閉)時，根據跳線設置，PCI1721能夠保持上一次的模擬量輸出設置或輸出值，或者返回到默認配置。這種特有的功能能夠避免在系統(tǒng)意外重啟動過程中的誤操作帶來的危險。

4)板卡ID

PCI1721帶有一個DIP撥碼開關，當計算機機箱中安裝了多塊PCI1721板卡時，可使用此開關來定義每個板卡的ID。當用戶使用多塊PCI17 21板卡構建自己的系統(tǒng)時ID設置功能將極為有用。如果板卡的ID設置正確，用戶就可以很方便地在硬件配置和軟件編程過程中區(qū)分和訪問每塊板卡。

5)卡上FIFO(先入先出)存儲器

PCI1721卡上提供了FIFO(先入先出)存儲器，可存儲1 kb的D/A轉換值。

6)可編程定時器/計數器

PCI1721提供了可編程的定時器和計數器.用于為D/A變換提供觸發(fā)脈沖。定時器/計數器芯片為82C54，含有3個16位10 MHz時鐘。其中有一個計數器作為事件計數器，用來對輸入通道的事件進行計數。另外兩個計數器級連在一起，用作脈沖觸發(fā)的32位定時器。

7)波形模擬量輸出

PCI1721提供4路模擬量輸出通道。它們均可產生連續(xù)的波形輸出，對一個模擬量輸出通道可產生每秒10 ms的數據輸出，用戶也可以對波形數據存儲在卡上的FIFO中，這樣可以產生循環(huán)的波形輸出。PCI1721卡上的FIFO可以存儲2到1 024個波形采樣。

1.2 板卡主要特點

板卡的主要特點如下：

1)10 MHz最大數字更新速率

2)PCI總線數據傳輸

3)自動校準功能

4)4路模擬量輸出，帶1k FIFO

5)每個模擬量輸出通道帶一個12位DAC

6)內部/外部觸發(fā)的實時波形輸出

7)同步輸出功能

8)靈活的輸入類型和范圍設定

9)系統(tǒng)重啟動后保持輸出設置和輸出值

10)16路D10和1個10 MHz 16位分辨率計數器

11)板卡ID

2 軟件設計

2.1 軟件實現的基本方法

在模擬仿真系統(tǒng)中，對所要實現波形測試的模型(如面板上的測試點)，加入接觸傳感器TouchSensor節(jié)點。接觸傳感器的作用是檢測用戶基于指點設備(主要是鼠標)的動作，并將其轉換為各種事件輸出。在軟件中當接觸傳感器檢測到的鼠標雙擊動作，則用Script節(jié)點傳送一個字符串到一個腳本文件中。在這個腳本文件中，在注冊表中新建了一個注冊表項，Setipt節(jié)點傳送過來的字符串，寫入該注冊表項，以供VB來讀取。

通過VB來編寫PCI-1721板卡產生波形代碼。在寫波形代碼時，先對所要產生的信號進行測試，確定信號的格式與參數。在編寫程序時，先將PCI1721板卡的驅動、事件等模塊添加到程序中。在VB主程序中，根據信號格式，用VB語言畫出所要產生的各種信號。在產生波形時，先將上面提到注冊表項的值讀出，根據判斷，確定為某個測試點后，輸出該測試點的波形。波形測試孔的觸發(fā)流程如圖1所示。

具體步驟如下：

1)在JavaScript腳本中定義一個判斷函數，即function gzwx_ceshi_panduan(name);

2)通過在測試孔的節(jié)點Transform內設置TouchSensor節(jié)點，觸發(fā)Script節(jié)點，實現VRML和JavaScript腳本的交互，從而調用的Java Ser ipt腳本內的函數，如：

Browser.loadURL (‘JavaScript：parent.bottomFrame.gzwx_ceshi_panduan(“A機編碼輸出”)’，‘Target=_self’);

3)JavaScript腳本內的函數通過判斷name，調用不同的網頁函數，將不同波形的各項數值寫入注冊表;

4)VB通過不斷的讀取注冊表的值，從而在示波器上得到所需要的波形。

2.2 PCI1721板卡多通道輸出實現

在用VB編寫PCI1721板卡波形產生過程中，考慮到觀察信號時，會用到信號之間的同步關系，可在PT_FAO Wave FOrm Start的Enabled Channel參數中設置值為15.4通道輸出，便于以后的擴展。但是PCI1721板卡并不是簡簡單單的設置輸出通道參數后就會把數據從4個通道輸出，EnabledChannel參數只是將四個通道都設置為可用，從4個通道輸出不同的波形還要求將不同通道的數據先按照一定的格式放入一個總的數組，設備會按照所給的數據從不同的通道輸出。

2.3 VRML和VB的交互實現方法

通常虛擬訓練軟件是用3DMAX建立模型，用VRML將各個模型節(jié)點聯系起來的，VRML沒有與VB交互的外部接口，所以在虛擬訓練軟件中的模型操作與VB波形產生程序之間需要一個媒介來傳遞信息。采取的方法是，虛擬訓練軟件中的模型接觸傳感器檢測到動作后，就向Script節(jié)點傳遞一個事件，Script接收到此事件就給腳本文件傳遞一個內容為該模型名稱的字符串，然后腳本文件將傳遞過來的字符串寫入一個新建的注冊表值，VB則可以通過函數讀出注冊表中的字符串，針對每個模型名稱的不同，則可以調用不同的產生波形代碼，從而實現波形的測量。這種實現交互的方法，不僅簡單、方便，而且在程序調試過程中，方便觀察程序的執(zhí)行情況。

3 整形電路設計

所要產生的信號既包括模擬信號又包括數字脈沖，對于模擬信號直接輸出即可，但對于數字脈沖，由于最高采樣率為10 MHz，導致輸出的脈沖波形前沿上升和下降沿都比較平緩，輸出的波形達不到要求。為此設計了整形電路，如圖2所示。

74LS04是一個六路反相器，對PCI1721板卡輸出的脈沖波形進行兩次反相，波形由模擬脈沖信號變成數字脈沖信號，使得PCI1721輸出的脈沖波形上升沿和下降沿變的陡峭，基本上達到了實際中的要求。AD7502是一個八輸入選擇器，選擇從PCI1721板卡輸出脈沖信號或視頻信號、檢波信號等。從PCI1721板卡一個通道輸出的波形一路經過兩個非門后接到選擇器，一路直接接到選擇器，用程序控制PCI1721板卡數字輸出D0和D1，將D0和D1分別接到選擇器的地址端A0和A1，如果當前該通道輸出信號是數字脈沖，則選擇器選擇輸出經過兩個非門后的一路信號;如果輸出的信號是模擬信號，則選擇器選擇輸出直接接到選擇器的一路信號。

4 結束語

在模擬仿真訓練系統(tǒng)中通過編程和擴展PCI板卡來產生信號，既可以滿足訓練中的虛擬測試，又可以滿足真正的信號波形測試，大大提高了訓練效果。